一种乙烯基胶原蛋白的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种乙烯基胶原蛋白的制备方法，先对胶原蛋白进行溶解；随后对胶原蛋白进行接枝改性。本发明专利技术采用甲基丙烯酸酐接枝改性胶原蛋白，操作简单，反应时间短，反应条件更为温和；本发明专利技术所使用的仪器及药品，设备要求低，成本低，可操作性强；本发明专利技术乙烯基胶原蛋白，为胶原蛋白自身成膜交联，以及与其他可反应高分子材料接枝交联等奠定了基础。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于高分子材料
，具体涉及一种乙烯基胶原蛋白的制备方法。
技术介绍
胶原蛋白也称胶原，是哺乳动物体内含量最丰富的蛋白质，约占蛋白质总量的25％～30％。胶原蛋白因其优良的低免疫活性、生物相容性和可生物降解等特性而得到广泛地应用，但未改性的胶原蛋白往往存在热稳定性差、降解速率过快和机械强度低等缺点，不能满足众多使用环境的需求。随着功能化需求越来越多样性，胶原蛋白的改性成为研究的热点。通过对胶原蛋白改性，来提高胶原蛋白的热稳定性和机械性能，降低胶原蛋白的降解速率。目前，胶原蛋白的改性大致分为交联改性、改变活性基团改性和引入聚合物改性。交联改性分为物理改性和化学改性。物理交联法主要有光氧化法、热脱氢及紫外辐射法。通过物理改性方法改性的胶原蛋白可有效避免外源性有毒害化学物质进入胶原内，缺点是难以获得均匀一致的交联产物。陈以会等用N-羟基琥珀酰亚胺己二酸酯(NHS-AA)对胶原蛋白溶液进行改性；A.Sionkowska等以胶原蛋白为基质，添加羟基磷灰石制备出三维立体结构复合多孔支架；周磊等用γ-硫代丁内酯对胶原蛋白进行硫代交联改性；严霞波等用乙二胺四乙酸二酐(EDTAD)对明胶进行酰化改性，提高明胶蛋白的溶胀性；李季衡等用戊二醛对1％的胶原溶液进行改性，改善其动态热变性；隋智慧等用丙烯酸酯类单 体对从铬革屑中提取的胶原蛋白进行接枝改性，提高其与聚乙烯醇的共混能力；张昭环等在硫氰酸钠的浓水溶液中对胶原蛋白进行丙烯腈接枝聚合改性；丁志文等研究了聚氨酯改性胶原蛋白的机理、合成及在皮革化工材料中的应用。兰云军等以双氰胺、甲醛、硫代硫酸钠和胶原蛋白为原料，合成出双氰胺改性胶原蛋白复鞣填充剂。然而上述改性方法，在胶原蛋白的热稳定性、物理机械性能等方面改善效果并不令人满意，且改性步骤复杂，改性时间长。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种乙烯基胶原蛋白的制备方法，解决了现有接枝方法改性后胶原蛋白的热稳定性及物理机械性能差的问题。本专利技术所采用的技术方案为，一种乙烯基胶原蛋白的制备方法，具体按照以下步骤实施：步骤1，称取胶原蛋白置于磷酸缓冲溶液中搅拌，使其充分溶解，得胶原蛋白溶液；步骤2，在30～80℃温度下水浴条件下将甲基丙烯酸酐滴加到步骤1所得溶液中，搅拌1～6h，得改性后的胶原蛋白溶液；步骤3，将步骤2处理后的胶原蛋白溶液透析、冻干后，即得。本专利技术的特征还在于，步骤1中，磷酸缓冲溶液的pH为7.4，胶原蛋白与磷酸缓冲溶液的质量体积比为1:8～1:12(g/mL)。步骤1中，搅拌过程在70℃±2℃条件下，搅拌0.5～1h。步骤2中，甲基丙烯酸酐的质量浓度为94％，滴加速度为1mL/min。步骤2中，甲基丙烯酸酐与胶原蛋白的体积质量比为0.1:5～2.4:5(mL/g)。步骤3中，透析、冻干过程为：将步骤2所得溶液倒入透析袋中，用去离子水作为透析液，在40℃±2℃的温度下，透析24h，随后在-20℃的温度下预冷冻，再继续冷冻直至干燥。本专利技术的有益效果是，采用甲基丙烯酸酐与胶原蛋白直接接枝反应，操作简单，反应时间短，反应条件温和；本专利技术所使用的仪器及药品，设备要求低，成本低，可连续化操作；本专利技术乙烯基胶原蛋白，可以广泛应用于新材料、化妆品、涂料及生化工程中。附图说明图1为本专利技术一种乙烯基胶原蛋白的制备方法中胶原蛋白改性后1H-NMR图；图2为本专利技术一种乙烯基胶原蛋白的制备方法中胶原蛋白未改性1H-NMR图；图3为本专利技术一种乙烯基胶原蛋白的制备方法中胶原蛋白改性前后红外光谱图；图4为本专利技术一种乙烯基胶原蛋白的制备方法中胶原蛋白分子量对改性胶原蛋白取代度影响；图5为本专利技术一种乙烯基胶原蛋白的制备方法中甲基丙烯酸酐的用量对改性胶原蛋白取代度的影响；图6为本专利技术一种乙烯基胶原蛋白的制备方法中反应时间对改性胶原蛋白取代度的影响；图7为本专利技术一种乙烯基胶原蛋白的制备方法中反应温度对改性胶原蛋白取代度的影响。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。本专利技术一种乙烯基胶原蛋白的制备方法，具体按照以下步骤实施：步骤1，称取胶原蛋白(重均分子质量为4825、145508或181266)与磷酸缓冲溶液(pH为7.4)混合，在70℃±2℃的温度下搅拌0.5～1h，使之充分溶解，得胶原蛋白溶液。其中，胶原蛋白与磷酸缓冲溶液的质量体积比为1:8～1:12(g/mL)。步骤2，将步骤1溶解后的胶原蛋白置于30～80℃温度下水浴环境中，以1mL/min的速率向其中加入质量浓度为94％的甲基丙烯酸酐，搅拌反应1～6h，得改性后胶原蛋白溶液；其中，甲基丙烯酸酐与胶原蛋白的体积质量比为0.1:5～2.4:5(mL/g)。步骤3，将步骤2改性后胶原蛋白溶液置于适宜的分子量大小(500D或3500D)的透析袋中，用去离子水作为透析液，在40℃±2℃温度下透析24h，经透析后的胶原蛋白溶液放置在冷冻干燥机中，-20℃预冷冻，然后冷冻干燥，即得。以下从原理方面对本专利技术进行说明：1)胶原蛋白的溶解胶原蛋白与磷酸缓冲溶液的质量体积比为1:8～1:12(g/mL)，置于70℃±2℃温度下搅拌0.5～1h。其中，磷酸缓冲溶液的pH为7.4，主要目的是将胶原蛋白充分溶解，提供相对稳定的pH环境。2)甲基丙烯酸酐改性胶原蛋白甲基丙烯酸酐在加热的条件下可以和胶原蛋白中的赖氨酸残基中伯氨 -NH2发生反应生成酰胺键，使甲基丙烯酸酐中的C＝C引入到胶原蛋白结构中。在反应过程中磷酸缓冲溶液主要是用来溶解胶原蛋白，提供一个相对温和的反应环境。甲基丙烯酸酐用量的多少直接关系到接枝后C＝C双键数目的多少，甲基丙烯酸酐用量太少，在胶原蛋白表面接枝形成的C＝C双键数目就少，不会再胶原蛋白间形成交联作用。一般情况下反应时间和反应温度之间是有交互作用的，温度高分子运动加快，反应效率提升，反应时间缩短；温度低分子运动减慢，反应效率降低，反应时间增长。实施例1步骤1，称取重均分子质量为181266的胶原蛋白5g与50mL磷酸缓冲溶液(pH为7.4)混合，在70℃的温度下搅拌0.5h，使之充分溶解。步骤2，将步骤1的胶原蛋白溶液置于40℃温度下水浴环境中，以1mL/min的速率向其中加入甲基丙烯酸酐0.1mL，搅拌反应2h，得不同取代度的乙烯基胶原蛋白(CMA)溶液。步骤3，将步骤2的CMA溶液置于适宜的分子量大小为3500D的透析袋中，用去离子水作为透析液，在40℃温度下透析24h，经透析后的胶原蛋白溶液放置在冷冻干燥机中，-20℃预冷冻，然后冷冻干燥，待用。实施例2～实施例9参见实施例1，与实施例1不同的是，步骤2中，甲基丙烯酸酐的加入量依次为0.3mL、0.6mL、0.9mL、1.2mL、1.5mL、1.8mL、2.1mL和2.4mL。实施例10步骤1，称取重均分子质量为181266的胶原蛋白5g与50mL磷酸缓冲溶液(pH为7.4)混合，在70℃的温度下搅拌0.5h，使之充分溶解。步骤2，将步骤1的胶原蛋白溶液置于50℃温度下水浴环境中，以1mL/min的速率向其中加入甲基丙烯酸酐1.5mL，搅拌反应时间为1h，得不同取代度的乙烯基胶原蛋白(CMA)溶液。步骤3，将步骤2改性后胶原蛋白溶液置于适宜的分子量大小3500D的透析袋中，用去离子水作为透本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种乙烯基胶原蛋白的制备方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：步骤1，称取胶原蛋白置于磷酸缓冲溶液中搅拌，使其充分溶解，得胶原蛋白溶液；步骤2，在30～80℃温度下水浴条件下将甲基丙烯酸酐滴加到步骤1所得溶液中，搅拌1～6h，得不同取代度的乙烯基胶原蛋白溶液；步骤3，对步骤2处理后的胶原蛋白透析、冻干后，待用。

【技术特征摘要】
1.一种乙烯基胶原蛋白的制备方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：步骤1，称取胶原蛋白置于磷酸缓冲溶液中搅拌，使其充分溶解，得胶原蛋白溶液；步骤2，在30～80℃温度下水浴条件下将甲基丙烯酸酐滴加到步骤1所得溶液中，搅拌1～6h，得不同取代度的乙烯基胶原蛋白溶液；步骤3，对步骤2处理后的胶原蛋白透析、冻干后，待用。2.根据权利要求1所述的一种乙烯基胶原蛋白的制备方法，其特征在于，步骤1中，磷酸缓冲溶液的pH为7.4，胶原蛋白与磷酸缓冲溶液的质量体积比为1:8～1:12。3.根据权利要求1所述的一种乙烯基胶原蛋白的制备方法，其特征在于，步骤1中，搅拌过程在70...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐娜，王学川，任龙芳，马向东，强涛涛，石叶叶，董佳琳，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61